Акустооптический способ формирования и обработки радиосигналов
АКУСТООПТИЧЕСКИЙ СПОСОБ ФОРМИРОВАНИЯ И ОБРАБОТКИ РАДИОСИГНАЛОВ по авторскому свидетельству № 666976, о т л и ч а ю щ и и с я тем, что, с целью линеаризации фазовой модуляционной характеристики, коллимированный лазерный пучок фокусируют в плоскости двумерного транспаранта вдоль направления его Сканирования , а при записи информации на двумерный транспарант его пространственный период вдоль указанного направления изменяют в этом Направлении по закону, компенсирующему нелинейность зависимости положения пучка на плоскос и транспаранта от величины модулирующего сигнала. ел ю а со
„„SU„„45269
СОЮЗ СОВЕТСНИХ
СОЦИАЛИСТИЧЕСНИХ
РЕСПУБЛИН
4(5ц . С 02 Р 1/11.
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСТВУ
ГОСУДАРСТВЕННЫЙ КОМИТЕТ ССС1
ПО ДЕЛАМ ИЗОБРЕТЕНИЙ И OTHPblTHA (61) 666976 (21) 2695511/18-25 (22) 07 ° 12. 78 (46) 30. 06. 85. Бюл. N - 24 (72) Ю.В. Егоров и В. Н. Ушаков (71) Ленинградский ордена Ленина электротехнический институт имени В. И. Ульянова (Ленина) (53) 535. 8(088. 8) (56) 1. Авторское свидетельство СССР
Р 666976 по заявке N - 2530971/18-25 от 21. 09. 77 (прототип) . (5 4) (5 7) АКУСТООПТИЧЕСКИЙ СПОСОБ
ФОРИИРОВАНИЯ И ОБРАБОТКИ РАцИОСИГВАЛОВ по авторскому свидетельству
Ф 666976, отличающийся тем, что, с целью линеаризации фазовой модуляционной характеристики, коллнмированный лазерный пучок фокусируют в плоскости двумерного транспаранта вдоль направления его сканирования, а при записи информации на двумерный- транспарант его про. странственный период вдоль указанного направления изменяют в этом направлении по закону, компенсирующему нелинейность зависимости положения пучка на плоскости транспаранта от величины модулирующего сигнала.
:с
Изобретение относится к zoi epeTPi ной оптике и может быть ибпользова-""::. но прй формировании радиосигналов с угловой модуляцией оптическими методами., 5
По основному авт. св. N - 666976 из- . вестен акустооптический способ формирования и обработки рад»»осигналов с произвольным законом угловой модуляции, заключающийся в оптической 10 коРреляции входйого радиосигнала, поступающего на ультразвуковой модулятор света, освещенный .I»оллймирован"нь»м пучком лазерного излученйя,.и опорного, Записанного на двумерный 15 трансйарант, причем, с"целью устранения ограничейия на наибольшую длительность формируемого радиосигнала,. коллимированный лазерный пучок сканиру»от по" трайсЫранту в" соответствии 20 с закойом угловой модуляции"радиосигнала перпендикулярно йаправлению распространейия акустической -волны, при этом в режиме формйровйния на вход ультразвукового модулятора по- 25 дают Гармонйческий сигнал Щ .
Недостатком способа является ограниченная область линейносФи фазовой модуляционной характеристики (ФИХ), -т.е. зависимости TeicyigeIî значения 50 фазы от величийы Mopy ующего сигна-. ла, которйй управляет пространст-. †венн -положением лазерйого йучка.
Цель изобретения †: линеаризация фазовой модуляционной характеристики.
Это достигается благодаря тому, что коллимированный лазерный пучок фокусируют в плоскостй двумерного транспаранта. вдоль направления его 40 сканирования, а при записи информации на двумерный транспарант его про» странственный период вдоль указанного направления изменяют s этом направлении iio закону, кбмпенсирующему нелинейность зависимости положения пучка на плоскости транспаранTG 0T величиной модулйрую его сигнала.
С помощью подобной фокусировки
,удается предельно .умейьшить размер
" ",лазерного пу4ка Вдоль йаправления
его сканирования. Этим обеспечивается зависимость текущего значения фазы формируемого сигнала не от положения
50 средней линйи протяженного вдоль 55 направления сканирования коллимированного пучка, а от его фактического расположения на IIJIocKocTH двумерного
1 745269 2 транспаранта. Последнее обстоятельство открывает возможность изменения структуры двумерного транспаран та вдоль направления сканиронания пучка. Эта возможность и реализуется при записи информации на двумерный, транспарант, когда его пространственный период вдоль указанного направления, определяющий коэффициент пропорциональности между текущим значением фазы сигнала и положением скайирующего пучка, изменяют соответствующим образом с целью компенсации изве сткой нелинейности.
На чертеже представлена схема акустооптического коррелятора с дву мерным траспарантом, в которой может быть реализован описываемый способ.
Схема содержит ультразвуковой модулятор света (УИС), включающий звукопровод 1 с электроакустическим преобразователем 2, двумерный транспарант 3, расположенный в плоскости ху УИС, трансформйрующую сферическую линзу 4, осуществляющую пространственное преобразование Фурье, фотопри. емник 5, размещенный в первом порядке дифракционной картины в фокальной плоскости линзы 4. Освещение производится коллимированным лазерным пучком 6, который с помощью цилиндрической линзы ? с фокусным расстоянием F преобразуется в сходящийся вдоль оси у пучок 8, фокусирующийся в плоскости двумерного транспаранта 3.
При формировании .радиосигнала на УИС подают непрерывный гармоничес,кий сигнал, частота которого соответствует пространственному периоду двумерного транспаранта 3 вдоль оси х. С момента достижения передним фронтом акустической волны освещен ной области эвукопровода 1 производят угловое сканирование коллимиро- ванного пучка 6 вдоль оси у-в соответствии с модулирующй» сигналом.
Отмеченный вьппе нелинейный характер этой зависимости ограничивает наибольшее достижимое значение индекса фазовой модуляции. Сканирующий iio углу коллийированный пучок 6 преобразуется в-сходящийся вдоль оси у в плоскости ху пучок 8, закон перемещения которого в этой плоскости вдоль осй у носит также нелинейный характер, Поскольку осуществлена фокусировка, то текущее значение фазы f формируемого сигнала следующим
69 . 4
Известно, что при использовании фазовой модуляции для косвенного получения частотной модуляции к линейности ФМХ предъявляются очейь высокие требования. Однако удовлетворить их практически сложно, поскольку зависимость фазы модулируемого сигнала от значения управляющего ею параметра носит, как правило, нелинейных характер, ограничивающий заданной степенью нелинейных искажений максимально достижимый индекс фазовой модуляции. В литературе описаны спецйальные электровакуумные приборы, которые позволяют получить cpasнительно большие индексы фазовой модуляции с незначительными нелинейными искажениямие К ннм ОтнОсятся фазитрон и трубка Шелби, не нашедшие ,широкого применения.
Предлагаемый способ формирования радиосигналов с фазовой модуляцией имеет принципиальное отличие от известных, обусловленное спецификой оптической обработки. Действительно, соответствующая ему ФИХ может быть синтезирована в заданном виде с помощью йэменения структуры двумерного транспаранта, что открывает широкие возможйости. Во-первых, нелинейный характер зависвкости положения сканирующего луча от величины модулирующего сигнала всегда может быть скомпенсирован соответствующим изменением пространственного периода двумерного транспаранта и фокусировкой луча с целью получения линейной ФМХ в заданном диапазоне изменения фазы, что далеко не всегда возможно в известных способах фаэовой модупяции. Во-вторых, сущ ность компейсации сводится к изме-, нению структуры двумерного транспа.ранта; что реализуется гораздо про ще, чем известные метода линеариза: ции в фазовйх модуляторах различно-.. го типа. В-третьих, диапазон изменения фазы, в котором может осуществ. ляться практически полная линеариза-: ция ОК, соответствующей предлагае. мому способу, может существенно пре» восходить и 180, поскольку он не имеет принципиальных ограничений, связанных с нелинейной зависимостью фазы формируемого сигнала от значения управляющего ею параметра модулятора (в данномслучае -пространственного по ложения сканирующеголазерного пучка).
3 7452 образом зависит от координаты у ска-,, нирующего пучка: 1 =xy(U), где U — модулирующий сигнал, т.е. зависимость у (U) является нелинейной, а х — параметр, входящий 5 в выражение, описывающее функцию прозрачности Т (х, у) двумерного транспаранта:
Т(х, У)=Т 11+ Соз (жх+ху))
Зде сь Й (О; 0,5) — коэффициент, 10 определяющий степень прозрачности светлых участков транспаранта, 3.=2x/hq, z =2" /" 1 A„ II И 1 простран ственные периоды транспаранта вдоль осей х и у соответственно. 15
При записи информации на двумерный транспарант его пространственный период вдоль оси у " . оставляют постоянным, как это было в (1), а изменяют вдоль этой оси таким образом, 20 . чтобы зависимость g (U) =2 Ф/А q (у) у (U) в необходимом интервале изменения фазы была линейной, т.е. корректировкой структуры транспаранта добиваются компенсации нелинейности, 25 зависимости положения пучка на плоскости транспаранта от величины модулирующего сигнала.
Так, например, если необходимо
: устранить нелинейность квадратичного З0 характера, т.е. у (U) U, то при записи информации на двумерный транспарант следует так изменять его период вдоль оси у, чтобы выполнялось
ro траспаранта,функцияпрозрачности. которого в этом случаепримет вид . 2т y(x y)T gl+cos (ssx+ — —.у1 (y) В частности, рассмотренный выше ва- 50 ; риант квадратичной нелинейности по- требует изготовления двумерного ° транспаранта, у которого линиями равного значения функции прозрачнос ти Т(х, у) будут являться кривые, 55 „соответствующие степенной функции хЯ, а не прямые, как это было при реализации способа-прототипа.
